現(xiàn)在所有的企業(yè)都是以節(jié)能降耗和污染減排為目標，并作為約束性指標。堅定不移地實現(xiàn)這兩個約束性目標，對于推動經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變、加強節(jié)能環(huán)保工作具有十分重要的意義。充分認識節(jié)能工作的重要意義，進一步做好節(jié)能降耗工作。制冷行業(yè)的能耗問題也越來越受到重視，對制冷系統(tǒng)進行節(jié)能設計與節(jié)能改造并制定了一系列的能效標準，對節(jié)約能源是十分重要的。根據(jù)公司工作會精神，做好節(jié)能降耗工作。按照公司的節(jié)能降耗指標，對冷凍、制冷系統(tǒng)進行節(jié)能改造。
1、制冷系統(tǒng)改造前的情況
冷凍站是供冷凍水的關鍵崗位，直接關系到安全和生產(chǎn)。總制冷量1.3萬kW，為PVC糊樹脂生產(chǎn)提供5℃冷凍水。為了確保冷凍水的正常供給，工藝指標合格，必須優(yōu)化制冷系統(tǒng)，提高系統(tǒng)運行效率。以前用的冷凝器是建廠初期的設備，長期滿負荷運行，腐蝕老化，換熱管結(jié)垢，換熱效果差。特別是夏季高溫天氣冷凝溫度、壓力升高，導致制冷量下降。還使氨制冷系統(tǒng)處于高壓危險狀態(tài)。為此，必須對制冷系統(tǒng)冷凝器做節(jié)能改造，提高制冷效率。通過把冷凍站的立式冷凝器改為蒸發(fā)式冷凝器，使制冷系統(tǒng)運行工況大大改善，降低冷凝壓力，提高制冷效率，達到節(jié)能降耗的目的。
2、蒸發(fā)式冷凝器的工作原理
蒸發(fā)式冷凝器是一種高效節(jié)能的換熱設備。由于傳熱效率高、結(jié)構緊湊和安裝方便等優(yōu)點，目前已經(jīng)在制冷系統(tǒng)中得到廣泛的應用。根據(jù)調(diào)查美國和加拿大62 個公用冷庫制冷裝置中，蒸發(fā)式冷凝器的應用約占81%。
上世紀8O年代起，我國的化工行業(yè)和食品冷庫工程也開始采用蒸發(fā)式冷凝器代替水冷式冷凝器，二十多年來的應用實踐證明它有明顯的節(jié)能效果。
蒸發(fā)式冷凝器的優(yōu)點：
①可使介質(zhì)冷卻至環(huán)境濕球溫度5℃：
② 占地面積節(jié)省1倍以上；
③操作費用節(jié)省35．5％；
④投資費用節(jié)省15％：
⑤傳熱效率提高40％以上：
⑥適用于溫度<170℃ ，壓力<20 MPa”的場合：
⑦節(jié)水、節(jié)電效果顯著：
⑧特別適合于目前全球氣溫變暖、水源緊張的情況；
⑨適用于石油化工、食品冷藏、醫(yī)藥衛(wèi)生、化工化肥生產(chǎn)、煤炭開采、水利建設等眾多領域。
蒸發(fā)式冷凝器是以水和空氣共同作為冷卻介質(zhì)，主要是利用部分水蒸發(fā)時吸收制冷劑氣體的熱量實現(xiàn)制冷劑的冷凝。主要由冷凝管組、淋水裝置、擋水柵、集水盤、循環(huán)水泵及風機等組成。其工作原理是：制冷系統(tǒng)中壓縮機排出的制冷劑高壓過熱氣體經(jīng)過蒸發(fā)式冷凝器中冷凝排管，使高壓高溫氣態(tài)的制冷劑與排管外的噴淋水和空氣進行熱交換。相當于把殼管式冷凝器和水冷卻塔系統(tǒng)，水泵綜合為一體。能耗低，安裝簡便，阻垢性能好。
蒸發(fā)式冷凝器原理示意圖
3、蒸發(fā)式冷凝器選型的方法
目前蒸發(fā)式冷凝器選型方法主要有兩個：一是依據(jù)冷凝器的熱負荷進行選擇；二是依據(jù)制冷系統(tǒng)的制冷量進行選擇。目前常用的方法主要是依據(jù)冷凝器熱負荷選型，其步驟為：
a) 確定系統(tǒng)所需的總排熱量，總排熱量為壓縮機制冷量與電機耗功之和；
b) 確定設計條件、冷凝溫度和濕球溫度；
c) 根據(jù)排熱系數(shù)圖表（由冷凝溫度和濕球溫度確定）查出負荷修正系數(shù)；
d) 系統(tǒng)的總排熱量乘以排熱系數(shù)，確定修正后的排熱負荷，選擇合適的型號；
本選型方法只適用于活塞式或螺桿式制冷壓縮機組成的制冷系統(tǒng)。如果螺桿式制冷壓縮機的油冷卻器的冷卻水是獨立的，則上面的總排熱量應減去油冷卻器的熱量，然后再選型。
4、蒸發(fā)式冷凝器節(jié)能分析
一般情況下，立式水冷式冷凝器的進出口水溫差為2～3℃，臥式水冷式為4～6℃。理論上，在水冷式冷凝器中，1kg 的冷卻水能帶走8.37～25.12kJ 的熱量，而1 kg 水在35℃的常壓下汽化潛熱為2418kJ/kg。因此，蒸發(fā)式冷凝器所需的理論耗水量只為水冷式冷凝器的0.3％～1％。同時它省去了冷卻水在冷凝器中顯熱傳遞階段，使冷凝溫度有可能更接近空氣的濕球溫度，其冷凝溫度可比冷卻塔水冷式冷凝器系統(tǒng)低3～5℃，比風冷式冷凝器低8～11℃，這大大降低了壓縮機功耗。
蒸發(fā)式冷凝器制冷系統(tǒng)與風冷式冷凝器制冷系統(tǒng)相比，壓縮機的動力消耗可節(jié)約30%以上；與冷卻塔-水冷式冷凝器制冷系統(tǒng)相比壓縮機的動力消耗可節(jié)約10%以上 。同時，由于循環(huán)水量的減少，水泵的動力消耗也明顯降低。蒸發(fā)式冷凝器的風機動力消耗，與水冷式的冷卻塔相近。由于降低了水泵的揚程與流量，泵的動力消耗約為冷卻塔和管殼式冷凝器相結(jié)合的系統(tǒng)的四分之一。文獻[5]指出，蒸發(fā)式冷凝器相對于立式水冷式冷凝器可節(jié)電80％以上，相對于臥式水冷式冷凝器可節(jié)電10％左右。因此，蒸發(fā)式冷凝器受到國內(nèi)外工業(yè)制冷用戶的普遍青睞。
為了節(jié)能降耗，降低冷凝壓力，提高制冷效率, 我廠把冷凍站6臺立式冷凝器改用3臺蒸發(fā)式冷凝器。冷凝壓力下降了近0.4 MPa，提高了制冷效率。
4.1制冷系統(tǒng)性能曲線圖
以一臺LG25螺桿冷凍機組系統(tǒng)為列，冷凝溫度35℃，蒸發(fā)溫度0℃；
LG25螺桿冷凍機組系統(tǒng)性能曲線圖
如上圖所示：
當冷凝壓力P1 =1.07 Mpa,冷凝溫度TK1 =30℃時,制冷量Q1 =2850kW，
當冷凝壓力P2=1.46 Mpa,冷凝溫度TK2 =40℃時,制冷量 Q2 =2600kW，
可以得出：降低冷凝壓力，制冷量明顯提高。
冷凝壓力的高低對系統(tǒng)運行的效率影響很大。通常來講，冷凝壓力過高，會使得壓縮機排氣溫度上升，壓縮比增大，制冷量減少，功耗增加，甚至有可能引發(fā)安全事故；所以適當降低冷凝壓力可以提高制冷效率。
改造前制冷工藝系統(tǒng)示意圖
改造后制冷工藝系統(tǒng)示意圖
改造前后、xx年12月—xx年5月制冷系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析
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月份 |
最高冷卻水溫 |
最高冷凝溫度 |
最高系統(tǒng)壓力 |
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改造前 |
改造后 |
改造前 |
改造后 |
改造前 |
改造后 |
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12月 |
28℃ |
21℃ |
34℃ |
31℃ |
1.2 MPa |
1.1MPa |
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1月 |
29℃ |
20℃ |
36℃ |
28℃ |
1.30 MPa |
1.0 MPa |
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3月 |
32℃ |
22℃ |
38℃ |
34℃ |
1.37 MPa |
1.2 MPa |
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4月 |
32℃ |
23℃ |
39℃ |
34℃ |
1.42 MPa |
1.2 MPa |
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5月 |
32℃ |
24℃ |
40℃ |
35℃ |
1.45 MPa |
1.25 MPa |
改造前后的能耗比較表
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改造前 |
改造后 |
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設備 |
6臺立式殼管式冷凝器，循環(huán)水冷卻塔系統(tǒng)2組水泵，2組風機 |
3臺蒸發(fā)式冷凝器(只開兩臺) |
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能耗電費 |
2組132kW、90kW水泵，3OkW風機，年耗電費149.68萬元 |
按開兩臺計算，2臺7.5kW水泵，8臺4.5kW風機，年耗電費13.2萬元 |
改造后制冷系統(tǒng)運行工況大大改善，降低冷凝壓力，提高制冷效率，降低能耗,年節(jié)約電費130多萬元。
5、運行管理
(1). 應盡量降低冷凝溫度
制冷機運行與管理中，應盡量降低冷凝溫度。蒸發(fā)溫度不變，冷凝溫度越高，制冷機的單位耗功越大，單位制冷量越小。在制冷機實際操作和管理中，可采用以下方法降低冷凝溫度：對于蒸發(fā)式冷凝器，可增加冷卻水量或增加冷卻風量。冷凝器應定期清潔除垢，經(jīng)常放空氣、放油。因為不凝性氣體會占據(jù)一定的空間，減少冷凝器換熱面積，影響傳熱。水垢和油的導熱系數(shù)都較小，在傳熱表面形成熱阻，會使冷凝溫度升高。
降低冷卻水溫度可以提高蒸發(fā)式冷凝器換熱系數(shù)，資料表明：在相同的 操作條件下循環(huán)冷卻水溫度降低1.1～2.0℃，蒸發(fā)式冷凝器傳熱系數(shù)分別提高了7.2%～16.9%。[6]所以運行中盡量降低冷卻水溫度，也可以提高制冷效率。
(2) 腐蝕和結(jié)垢處理
蒸發(fā)式冷凝器是靠水的蒸發(fā)吸熱，然而水中的礦物質(zhì)會逐漸吸附在換熱器表面形成水垢，而水垢的導熱系數(shù)僅為1.7 W/ (㎡.℃)。據(jù)實驗數(shù)據(jù)，當結(jié)垢厚度為0．5㎜時，冷凝壓力會增加 O.15 MPa，增加耗電19％，結(jié)垢厚度為 1㎜，冷凝壓力上升0．22 MPa，增加耗電39%。[6]空氣中的雜質(zhì)經(jīng)常進入循環(huán)水，使危害更加嚴重，如果這些雜質(zhì)和污物不能有效控制，會引起結(jié)垢、腐蝕和泥漿積聚，從而降低傳熱效率，增加運行成本。
因此，蒸發(fā)式冷凝器的用水應軟化處理，還應定期沖洗PVC填料，進行除垢。冷卻水PH值在6.5～8.0范圍內(nèi)，冷卻水盤每一月?lián)Q水清洗一次。
防止設備“白銹”，白銹就是積聚在鍍鋅鋼表面上的白色、蠟狀和破壞鋅層的腐蝕物。可以通過從系統(tǒng)中定期放出一部分循環(huán)水來控制濃縮周期，排出的污水可以通過用新鮮水重新補足，從而控制雜質(zhì)的積聚，排污可根據(jù)水質(zhì)情況來確定。
6 結(jié)語
蒸發(fā)式冷凝器具有系統(tǒng)運行費用低、節(jié)省初投資、節(jié)約場地等優(yōu)點，制冷系統(tǒng)改用蒸發(fā)式冷凝器后，優(yōu)化了制冷冷系統(tǒng)，降低了冷凝壓力，提高了制冷系統(tǒng)的安全性和制冷效率。確保了公司生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定運行，為公司節(jié)能降耗做出了貢獻。
蒸發(fā)式冷凝器要按要求定期維護清洗，提高設備的換熱效率和延長使用壽命，這樣讓才能更好的達到節(jié)能的效果。
京ICP備10200025號